Moderní součástky pro elektroniku a jejich integrace základy hardware (5)

Moderní součástky pro elektroniku a jejich integrace základy hardware (5)

Obsah 1 Úvod 2 Rozdělení pasivních součástek 3 Rezistory, trimry, potenciometry 4 Kondenzátory 5 Induktory 6 Integrace pasivních součástek a trendy 7 Závěr 8 Kontrolní otázky

1 Úvod 1 : 40

Pasivní součástky v RF (tenká a tlustá vrstva) 1970.. první integrace

Vazební C pro mikroprocesor (na opačné straně substrátu) a dnes ještě pořád diskrétní i když čipy

Integrace aktivních (1.) a pasivních (2.) součástek 1. Od 196 2. Od 197 200.

Substráty a propojovací systémy pro integrované pasivní součástky Organické substráty - FR 4 (lamináty), e r = 2,5 4 - flexibilní (polyimid-kapton, polyester, polymery - deponované na anorganické materiály (skla) izolační dielektrika Anorganické substráty - keramika (Al 2 O 3 ), e r = 6-10 - LTCC (e r = 3.8-16) - Si (Semiconductors e r = 3.8-11) SiO x, TiN x..

1 Úvod 2 Rozdělení pasivních součástek 3 Rezistory, trimry, potenciometry 4 Kondenzátory 5 Induktory 6 Integrace pasivních součástek a trendy 7 Závěr 8 Kontrolní otázky

2 Rozdělení pasivních součástek podle funkce nebo typu Pasivní součástky podle typu

Rozdělení pasivních součástek Pasivní součástky podle funkce dělíme na: Odpory (rezistory, potenciomentry, trimry) Kondenzátory (kapacitory) Cívky (induktory, tlumivky, transformátory ) Signální prvky (led ) Ovládací prvky (vypínače Konstrukční prvky (konektory, sokly ) ale také vodiče a vodivé sítě, včetně MPV a pasivní funkční bloky (filtry, napěťové děliče, PAV (SAW) atd.

Pasivní součástky - vývoj Trendy ve vývoji pasivních součástek : - snižování rozměrů včetně výšky, - rozšiřování řad jmenovitých hodnot, především u keramických monolitických (vícevrstvých) kondenzátorů a elektrolytických kondenzátorů k hodnotám stovek až tisíc F, - zlepšování stability a hodnot teplotních součinitelů odporu a kapacity (TKR a TKC), - rozšiřování napěťových řad u kondenzátorů (k nižším hodnotám), - zdokonalování ochranných laků (pouzdření), - ale především jejich integrace do substrátu (systému) - embeded.

Soustředěné a rozložené parametry Prvky se soustředěnými parametry. Vedení se soustředěnými parametry je charakterizováno těmito obvodovými prvky: - činný odpor R (Ω) závislý na parametru vodiče (geometrické rozměry). - indukčnost L (H) charakterizuje uspořádání vodičů. - kapacita C (F) je dána vlastností prostředí mezi vodiči. - svodová vodivost G (S) je závislá na kvalitě izolace. Prvky (vedení) s rozloženými parametry. Jsou to obvody, kde je magnetické a elektrické pole rozloženo rovnoměrně nebo nerovnoměrně podél všech úseků obvodu. Napětí a proudy jsou pak ještě funkcí prostorových souřadnic. Základní význam má analýza jevů v dlouhých vedeních. Jsou uvažovány parametry rozložené spojitě po celé délce vedení a jsou charakterizovány hodnotami vztaženými na jednotku délky.

1 Úvod 2 Rozdělení pasivních součástek 3 Rezistory, trimry, potenciometry 4 Kondenzátory 5 Induktory 6 Integrace pasivních součástek a trendy 7 Závěr 8 Kontrolní otázky

3 Rezistor (odpor) Rezistor je pasivní elektrotechnická součástka projevující se v elektrickém obvodu v ideálním případě jedinou vlastností - elektrickým odporem. Důvodem pro zařazení rezistoru do obvodu je obvykle snížení velikosti elektrického proudu nebo získání určitého úbytku napětí. Rezistory se vyrábějí v řadách zvolených čísel E6, E12, E24, E96 a E192 např. řada E12 má tyto hodnoty: 1,0; 1,2; 1,5; 1,8; 2,2; 2,7; 3,3; 3,9; 4,7; 5,6; 6,8; 8,2 Tolerance hodnoty odporu (v procentech) Typické hodnoty 1 %, 5 %, 10 %, 20 % na součástkách vyznačené písmenem.

Ideální rezistor Ideální rezistor by měl mít jediný obvodový parametr - odpor, a tento parametr by neměl být závislý na jakýchkoliv vnějších vlivech. Podle Ohmova zákona by se tedy proud protékající rezistorem s odporem R a přiloženým napětím U měl rovnat: I=U/R nebo naopak napěťový úbytek vzniklý na témže rezistoru, kterým protéká proud I: U=I*R Druhy rezistorů uhlíkové, vrstvové, kovové, drátové, tantalové Rezistory, jejichž odpor lze měnit, se nazývají reostaty, potenciometry nebo trimry. Pro povrchovou montáž se vyrábí rezistory v miniaturním provedení ve tvaru kvádru bez vývodů označované jako SMD.

Parazitní vlastnosti Parazitní parametry rezistoru jsou důsledkem jeho elektromagnetického chování Odhad parazitní indukčnosti kovové vrstvy: -keramické těleso má 3 mm průměr -Drážka se skládá z 10 závitů na délce 10 mm - Budeme-li předpokládat, že keramika má relativní permeabilitu μr ~1, můžeme použít přibližný vzorec pro indukčnost vzduchové jednovrstvé cívky: kde N je počet závitů cívky, μ 0 je permeabilita vakua, A je průřez z cívky, a l je jeho délka.

Vrstvové rezistory

Polovodičové rezistory

Rezistory typu meandr (TV)

TKR, P jm, T dov, U max Teplotní součinitel odporu Teplotní součinitel odporu se značí TKR a je definován následovně: TKR=(1/R)*(dR/dT) Přičemž dr je rozdíl hodnoty odporu za určité teploty, a dt je rozdíl daných teplot pro různé hodnoty odporu.. Jednotky jsou %/ C. Jmenovité výkonové zatížení rezistorů Jmenovité zatížení je výkon, který se smí za určitých podmínek stanovených normou přeměnit v rezistorů na teplo, aniž by teplota jeho povrchu překročila přípustnou velikost. Konkrétní teploty jsou závislé na konstrukčním provedení rezistorů. Provozní teplotní zatížení rezistorů Největší přípustné provozní zatížení rezistorů je určeno největší teplotou povrchu součástky, při které ještě nenastávají trvalé změny jejího odporu ani podstatné zkracování jejího života. Závisí na teplotě okolí, ve kterém rezistor pracuje, a na způsobu odvádění tepla z tělíska. Velikost přípustného provozního zatížení při vyšších teplotách se udává v katalogu grafem. Největší dovolené napětí Výrobce udává pro jednotlivá provedení rezistorů největší dovolené napětí měřené mezi jeho vývody. Po překročení tohoto napětí může dojít k poškození součástky. Pro miniaturní vrstvové rezistory činí nejvyšší dovolené napětí 100 V, pro metalizované rezistory 0,25 W je toto napětí 250 V, pro metalizované rezistory 0,5 W je toto napětí 350 V, pro metalizované rezistory l W je 500 V atd. Pro drátové rezistory je dovolené napětí podle typu 500 až l 500 V. Tímto napětím je značně omezeno dovolené provozní zatížení rezistorů s velkými odpory. Například napětí 100 V se dosáhne na rezistorů s odporem lm0 již při výkonu 0,01 W, což je desetkrát menší výkon, než je dovolené provozní zatížení uvedeného typu rezistorů.

Teplotní součinitel odporu (TKR) Test: Vypočtěte teplotní součinitel odporu TKR, dojde-li ke změně jmenovité hodnoty odporu ze 1361 Ώ při teplotě To = 24 C na 1358,2 Ώ při teplotě T = 30 C. T[ C] R[ohm] TKR[ppm/ C] ΔR/R 0 [%] T[ C] R[ohm] TKR[ppm/ C] ΔR/R 0 [%] 24 1361,0 90 1351,0 111,3263 0,73475 30 1358,2 342,8851 0,20573 95 1350,6 107,6259 0,76414 35 1357,1 260,5036 0,28655 100 1350,2 104,4124 0,79353 40 1356,1 225,0184 0,36003 105 1349,8 101,5956 0,82292 45 1355,5 192,4355 0,40411 110 1349,5 98,2520 0,84497 50 1355,1 166,7326 0,4335 115 1349,3 94,4684 0,85966 55 1354,5 154,0613 0,47759 120 1349,1 91,0789 0,87436 60 1354,0 142,8688 0,51433 125 1348,9 88,0250 0,88905 65 1353,4 136,1983 0,55841 130 1348,6 85,9523 0,91109 70 1352,8 130,9779 0,6025 135 1348,4 83,4045 0,92579 75 1352,5 122,4590 0,62454 140 1348,2 81,0763 0,94048 80 1351,8 120,7096 0,67597 145 1348,0 78,9405 0,95518 85 1351,3 116,8379 0,71271 150 1347,8 76,9742 0,96988 s narůstající teplotou odpor klesá > TKR je negativní

SMD rezistory TLV nebo TV 0805 Název pouzdra označuje rozměry stran v setinách palce. (8 x 0,254=2 mm atd.) Zatížitelnost rezistorů v pouzdře 0805 je obvykle 0,1W, u pouzdra 1206 0,125W. Vyrábějí se s popisem nebo bez popisu. Pokud je na nich hodnota uvedena, je tvořena třemi číslicemi, z nichž první dvě udávají hodnotu a třetí násobitel podle tabulky: číslice násobitel číslice násobitel 0 10 0 5 10 5 1 10 1 6 10 6 2 10 2 7 10 7 3 10 3 8 10-2 4 10 4 9 10-1

Termistory a varistory Termistor je elektrotechnická součástka, jejíž elektrický odpor je silně závislý na teplotě. Rozlišujeme druh NTC a PTC termistor. NTC je termistor s negativním teplotním koeficientem, což znamená, že se zahřátím součástky odpor klesá. U PTC termistoru se zahřátím odpor roste. NTC termistor se používá také jako teplotní čidlo. Speciální NTC termistory byly součástí žhavicích obvodů elektronkových zařízení. Sloužily jako ochrana proti přepálení vláken elektronek, zapojených v sérii. NTC termistor má opačnou teplotní charakteristiku než vlákna (jeho odpor s teplotou klesá), a tak zpočátku tlumil protékající proud. Tím umožnil postupné prohřátí všech vláken. PTC termistor lze využít například k omezení proudu obvodem, kdy průchod většího množství proudu vyvolá ohřátí součástky, které má díky tomu vyšší odpor. NKR= 1/R.(dR/dU) Varistor je nelineární součástka, jejíž odpor závisí na napětí. Je zhotovena slisováním a spékáním zrníček karbidu křemíku (SiC) při teplotě kolem 1200 C, nebo spékáním oxidů některých kovů - například zinku. První se označují jako karbidové varistory, druhé jako MOV (Metal Oxid Varistor). Název je odvozen z anglického variable resistor, někdy se nazývá VDR (Voltage Dependent Resistor). Při zvětšování napětí mezi vývody varistoru dochází nejprve k pomalému a skoro lineárnímu vzrůstu proudu. Odpor součástky je velký a téměř konstantní. Po dosažení napětí Un prudce poklesne vnitřní odpor. Napětí na varistoru se dále zvětšuje málo, dochází však k velkému nárustu proudu. Varistory se užívají ke stabilizaci stejnosměrných napětí a jako přepěťová ochrana.

Trimry -Pertinaxové -Keramické - S kolíkovými vývody -SMD

Potenciometry Potenciometr je součástka pro nastavení napětí nebo proudu (signálu). Pokud je jezdec na otáčivé ose, mluvíme o otočném potenciometru, pokud je jezdec posuvný lineárně, mluvíme o tahovém potenciometru. Odporová vrstva je realizována vrstvou uhlíku, ale používají se i potenciometry s kovovou vrstvou, odporovým drátem apod. Odporová dráha je nanesena na vhodné podložce (plast, tvrzený papír, keramika), V případě drátových potenciometrů bývá drát navinut na těleso vhodného tvaru (tyč, trubka, pruh izolantu) ať už přímého tvaru, nebo svinutého do části kruhu či spirály. Parametry: - hodnota odporu, tolerance zatížení, dovolené napětí, TKR - exponenciální, lineární, logaritmický - šelest (šum)

1 Úvod 2 Rozdělení pasivních součástek 3 Rezistory, trimry, potenciometry 4 Kondenzátory 5 Induktory 6 Integrace pasivních součástek a trendy 7 Závěr 8 Kontrolní otázky

4 Kondenzátor Kondenzátor je elektrotechnická součástka používaná v elektronických obvodech k dočasnému uchování elektrického náboje. Kapacita je dána vztahem C Q U Jednotka kapacity je [F] Kapacita kondenzátoru je určena rozměry, tvarem a vzájemnou polohou vodičů, které se označují jako elektrody kondenzátoru. Velikost kapacity je dána vztahem C C kde S plocha desek; d vzdálenost desek 0 ε permitivita neboli dielektrická konstanta Kapacitu kondenzátoru lze zvýšit vyplněním dutiny mezi oběma vodivými tělesy vhodnou nevodivou látkou - dielektrikem.

Kondenzátory Rozdělení podle materiálu dielektrika: - Elektrolytické nf µf ~ tolerance ±20% - Tantalové nf µf ~ tolerance ±20% - Keramické pf nf ~ tolerance ±10% - Papírové (svitkové) nf µf ~ tolerance ±5% - Slídové pf nf ~ tolerance i< 5% - Vzduchové pf Pevné, laditelné, nastavitelné

Elektrostatický a elektrolytický kondenzátor statické s pevným dielektrikem (keramické, vzduchové, polystyrénové, slídové.) Elektrolytické dielektrikum je tvořeno kysličníkem kovu - je nutné dodržovat polaritu napětí (kapalné nebo suché dielektrikum TaO, NiO..)

Vrstvové kondenzátory C C 0 0

Integrované kondenzátory

Integrované kondenzátory

Vrstvové kondenzátory Topologie vrstvového kondenzátoru s polyimidovým dielektrikem Topologie interdigitálního kondenzátoru

Parametry kondenzátorů Základní parametry: a) C jm jmenovitá hodnota, řady E6, E12, E24 (výjmka u elyt. k.) b) tolerance jm. hodnoty jako u R c) jmenovité napětí U jm dané výrobcem d) ztrátový činitel (tgθ) e) TKC f) izolační odpor g) indukčnost kondenzátoru h) impedance i) reaktance 7.

Kondenzátory - tangenta ztrátového činitele Paralelní náhradní zapojení: I R R P I U I I C I C C P U I R Impedance Z: Z 1 RP 1 R j C 1 j.. CP. R.. P P P 2 RP.( 1 j.. CP. RP) P CR RC R j. CR P. P. 2 2 2 1 1 2 2 2.... 1. CR. P P P P 2 2 2 P P Ztrátový činitel tg : Z R 2 P 2 2 2 P P 1. C. R. e jarctg.. C. R P P Q C 1 tg

Kondenzátory - tangenta ztrátového činitele Vyjadřuje ztráty způsobené fázovým posunem mezi napětím a proudem kondenzátoru, část energie se přeměňuje na teplo. U materiálů s nižší permitivitou je výrazně menší a naopak, je žádoucí aby ztrátový činitel byl co nejmenší a docházelo k minimálním ztrátám. I U R Sériové náhradní zapojení: I R S C S U C U U R U C U Impedance Z: 1 1 Z RS j. RS (. C. C S 2 2 S ). e 1 jarctg.. C. R S S Ztrátový činitel tg : UR IR. S tg. RS. C U 1 C I.. C S S Q C 1 tg

Kondenzátory - tgθ Tangenta ztrátového činitele je pro nízké hodnoty permitivity výrazně nižší než pro vyšší hodnoty permitivity. Teplotní součinitel - dovoluje určit změnu odporu způsobenou změnou teploty.

Teplotní závislost kondenzátoru Vyjadřuje změnu kapacity C v závislosti na teplotě: TKC 1 C dc dt ppm / C 1000 ppm TKC se vyjadřuje v a je řádově menší než. U keramických materiálů s vyšší permitivitou je TKC výrazně vyšší a silně nelineární (typ I, II, III). Teplota [ C] Silná závislost pro dielektrika s velkou permitivitou Kondenzátory ztrácejí svoji kapacitu, od 1% na dekádu hodin až po 5-15% u materiálů s vysokou permitivitou. U keramických materiálů částečně zvratný zpětným ohřátím nad teplotu 150 C, tím se dá také vysvětlit neočekávaný nárůst kapacity kondenzátoru při pájení.

Napěťová závislost kondenzátoru Vyjadřuje změnu kapacity C v závislosti na napětí: NKC 1 C dc du Stejně jako u TKC existuje závislost kapacity na permitivitě, čím menší permitivita tím stabilnější. T[ C] 20 0-50 Napěťová závislost kondenzátoru s dielektrikem Y5V (v rozmezí 16V je změna kapacity až 90%) -100 0 2 6 12 16 ssu [V ]

DIELEKTRICKÁ PEVNOST A SVODOVÝ PROUD Dielektrická pevnost Maximální napětí, které může být přiloženo na dielektrikum Svodový proud Velikost el. proudu tekoucího při přiloženém napětí (u zařízení napájenými bateriemi vyšší svodový proud snižuje jejich životnost).

Použití kondenzátorů Vazební (vedení signálu) Oddělovací (odstranění ss složky) Filtrace (odfiltrování signálu) Odrušovací (odstranění rušení + tlumivka) Paměťové elementy (uchovávání signálu) Ladící obvody (změna kmitočtu oscilátoru) Časovače (určení časové konstanty) Vybíjecí (defibrilátory)

1 Úvod 2 Rozdělení pasivních součástek 3 Rezistory, trimry, potenciometry 4 Kondenzátory 5 Induktory 6 Integrace pasivních součástek a trendy 7 Závěr 8 Kontrolní otázky

5 Induktory - Cívky Induktor je pasivní elektrická součástka používaná v elektrických obvodech. Může být v mnoha provedeních, jak je znázorněno na obr. Používají se: k uchování energie v magnetickém poli cívky (cívka slouží jako elektromagnet) k indukci elektrického proudu proměnným magnetickým polem. Cívka slouží jako induktor, to znamená nositel indukčnosti.

Cívky - Induktory Indukčnost (indukční odpor), v jednotkách Henry, jehož účinek plyne z magnetického pole které se tvoří kolem vodiče. Elektrický proud procházející vodičem vytváří magnetické pole, úměrné tomuto proudu. Změna proudu způsobuje změnu magnetického toku, takže postupně vytváří elektromotorickou sílu, která zapříčiní změnu toku proudu. Indukčnost určuje velikost elektromotorické síly (EMS) indukované následkem dané rychlosti změny procházejícího proudu součástkou. Například, induktor z indukčností 1 H platí, že při nárůstu napětí o 1 V se zvýší proud o 1A za sekundu. Indukčnost vzrůstá s počtem závitů. Dodatečně, magnetické pole v závitech cívky může růst v závislosti na použitém materiálu jádra, pokud tento materiál má vysokou permeabilitu.

5 Induktory - Cívky Zatímco kapacitor brání změnám napěťovým, induktor brání změnám proudovým. Ideální induktor neklade odpor stejnosměrnému proudu, ba supravodivé induktory mají elektrický odpor roven nule. Vztah mezi napětím závislým na čase v(t) procházejícího induktorem s indukčností L a procházejícím proudem závislým na čase i(t) je popsán diferenciální rovnicí : Když induktorem prochází střídavý proud, indukuje se střídavé napětí. Amplituda napětí je přímo úměrná proudu, kmitočtu a indukčnosti: V této situaci fáze proudu zpožďuje napětí o 90.

Cívky - Induktory Akumulované energie v induktoru je měřená v Joulech, je rovna množství práce požadované ke stanovení proudu procházejícího induktorem a tedy magnetickým proudem. Vše je vyjádřenoo vztahem: kde L je indukčnost a I je proud procházející induktorem. Hydraulický model - Pro elektrický proud můžeme vytvořit hydraulickou náhradu. Induktor může být nahrazen setrvačným účinkem turbíny otáčející se působením vodního proudu. Elektrické napětí je úměrné derivaci proudu pomocí času. Díky tomu značné změny proudu způsobí změny napětí. Podobně, v případech nenadálého přerušení vodního proudu k turbíně dojde k zastavení.

Induktory - Cívky Ideální induktor bude bezeztrátový bez ohledu na množství proudu procházejícího závity. Nicméně, typické induktory mají odpor způsobený vodiči tvořícími cívku. Protože odpor vinutí se vyskytuje u induktorů zapojených do série, proto tento odpor často nazýváme sériovým odporem. Odpor induktorů zapojených v sérii mění elektrický proud procházející cívkou na teplo, tudíž způsobuje ztrátu jakosti indukce. Činitel jakosti Q induktoru, je podíl jeho induktivní reaktance k jeho odporu na dané frekvenci, a je mírou jeho účinnosti. Vyšší činitel jakosti induktoru, blížící se ideálnímu, snižuje ztrátu v induktoru. Činitel jakosti Q lze vypočítat pomocí vzorce, kde R je vnitřní elektický odpor: Induktory s vinutím namotaným na feromagnetické jádro, mohou způsobit dramatický pokles indukčnosti a činitele jakosti. Tomuto fenoménu může být zabráněno použitím (fyzicky většího) induktoru bez jádra. Dobře navržené vzdušné jádro induktoru může mít činitel jakosti Q v hodnotě až několika stovek.

Cívky - Induktory Základní vzorec pro výpočet indukčnosti pro cívku ve tvaru válce Vzorec pro výpočet indukčnosti samostatného vodiče, můžeme užít vzorec Indukčnost ploché spirálovité cívky bez jádra

Vrstvové induktory

Vrstvové induktory SMD

Cívky - Induktory Charakteristika induktorů SMD: - jsou dostupné v různých provedeních s různými jádry, mající velkou indukčnost - mají výbornou kmitočtovou charakteristiku a velký činitel jakosti - mají nízkou stejnosměrnou pevnost - velká odolnost při pájení Při použití materiálu jádra s vysokou permeabilitou, která je vyšší než permeabilita vzduchové mezery uzavřeného magnetického pole induktoru, způsobí nárust indukčnosti. Možná použití těchto induktorů: - ve video zařízeních - v přenosných audiovizuálních zařízeních - v mobilních telefonech

R - C - L Induktory ve srovnání s rezistory a kondenzátory mají mezi sebou určité rozdíly při zpracování elektrické energie. V rezistorech se elektrická energie rozptýlí ve formě tepla, kondenzátory uloží elektrickou energii v elektrickém poli mezi deskami. U induktorů se energie uloží v magnetickém poli cívky. Díky tomu můžeme indukční prvky srovnat s kondenzátory. Rychlost změny induktoru závisí na přiloženém napětí, zatím co rychlost změny napětí v kondenzátoru závisí na procházejícím proudu.

1 Úvod 2 Rozdělení pasivních součástek 3 Rezistory, trimry, potenciometry 4 Kondenzátory 5 Induktory 6 Integrace pasivních součástek a trendy 7 Závěr 8 Kontrolní otázky

6 Integrace pasivních součástek Integrované pasivní součástky patří do skupiny inovovaných součástek, které směřují v elektronice k integraci, miniaturizaci a snížení ceny. Dokud integrace analogových, digitálních a ostatních obvodů a systémů bude pokračovat, musí být i pasivním součástkám věnováno úsilí vedoucí k jejich miniaturizaci a zlepšování parametrů. Velké rozměry, parazitní efekty, problémy s elektromagnetickou kompatibilitou (EMC) a cena vlastních součástek i jejich osazování jsou jedním z klíčových problémů, které tyto elektronické prvky provázejí. Integrované pasivní součástky rozdělujeme podle začlenění do obvodu (systému) do následujících skupin: - Diskrétní (čipové) - Vícenásobné pole - Pasivní sítě - Integrované pasivní součástky (TLV, TV, Si) - Zabudované (Embeded) Aktivní diskrétní komponenty a integrovaní pasivní součástky

Integrované pasivní pole (Integrated passive arrays)

Integrované pasivní sítě (Integrated passive network)

Trend vývoje pasivních součástek integrace do (na) substrátu

JOHANSON TECHNOLOGY LTCC keramické technologie Semi-rigid connector LTCC keramické součástky (425 MHz 10 GHz) pro Bluetooth, Wlan, mobilní a GPS aplikace: - filtry - čipové antény - baluny - antény (perovskites) -

7 Závěr Pasivní součástky se soustředěnými parametry jsou nejčastěji: Rezistor -je součástka, která klade průchodu elektrického proudu odpor. Kondenzátor -je součástka, která může akumulovat elektrický náboj. Stejnosměrný proud jím neprochází. Cívka - vytváří magnetické pole a naopak indukuje proud. Např. pasivní filtr je filtr složený pouze z pasivních součástek. Jakýkoliv elektronický systém (např. mobilní telefon, televizní přijímač nebo kamera aj.) obsahuje několik integrovaných obvodů a množství pasivních součástek. Samotné integrované obvody mají rovněž pasivní části. Pasivní součástky s rozloženými parametry základem jsou MPV Je snaha pasivní součástky nejen zmenšovat, ale i integrovat (na substrát nebo do substrátu, do pouzdra, na čip apod.) technologie vrstvové, polymerní vývoj nových materiálů

8 Kontrolní otázky 1. Rozdělení pasivních součástek podle funkce a typu 2. Parametry rezistoru a vrstvový odpor 3. Řez čipem rezistoru SMD, technologie výroby a značení 4. Co je to integrovaný rezistor (realizace v Si) 5. Termistory a varistory, odporové trimry, potenciometry 6. Kondenzátor, definice kapacity a jeho parametry 7. Co je to ztrátový činitel a jak se vyjadřuje 8. Integrované kondenzátory parametry a realizace 9. Induktor a jeho parametry 10. Integrované pole a integrované sítě 11. Prvky s rozloženými parametry 12. Integrované substráty, filtry, antény,

Polovodičové čipy a jejich připojování do obvodů a systémů (6)

Polovodičové součástky a čipy Úvod Základní princip polovodičových čipů Polovodičová struktura Holé čipy s vývody na horní straně (COB) Obrácené čipy (Flip Chip) Speciální čipy (např. TAB) Měření polovodičových čipů Závěr

Úvod - vývoj čipů

XXI. století AMD PHENOM Quad-Core - 65nm výrobní technologie, - 128 kb L1 a 512 L2 cache, určené jednotlivým jádrům - 2 048 kb L3 cache, která bude sdílená a bude společná pro všechny jádra dohromady, -vše na jednom čipu - startovací frekvence procesorů od 2 do 2,4 GHz.

INTEL CORE i7-45 nm technologie, - 4 jádra (2 x 2), -3 GHz, - max 130 W

Opakování - polovodičové materiály Si Ge GaAs Teplota tavení 1415 o C 958 o C 1238 o C Hustota 2330 kg.m-3 5100 5320 kg.m-3 Šířka zakázaného pásu 1,11 ev 0,67 ev 1,43 ev Pohyblivost elektronů 0,135 m 2 V -1 s -1 0,19 m 2 V -1 s -1 0,95 m 2 V -1 s -1 Pohyblivost děr 0,048 m 2 V -1 s -1 0,39 m 2 V -1 s -1 0,045 m 2 V -1 s -1 Objemový odpor 2,5. 10-2 Ω.cm >10-8 Ω.cm Relativní permitivita 11,7 16,3 13,1 Délková roztažnost 4,2 ppm.k -1 42. 10-7 K -1 61. 10-7 K -1 Tepelná vodivost 8,4 Wm -1 K -1 5,7 Wm -1 K -1 Elektrické vlastnosti polovodičů jsou určovány nosiči elektrického náboje. Ty charakterizuje: pohyblivost, efektivní hmotnost, difúzní konstanta, koncentrace, doba života.

Polovodičové čipy a součástky Úvod Základní princip polovodičových čipů Polovodičová struktura Holé čipy s vývody na horní straně (COB) Obrácené čipy (Flip Chip) Speciální čipy (např. TAB) Měření polovodičových čipů Závěr

Výroba čipů CYKLUS 0 (návrh) CYKLUS I (hromadné operace) CYKLUS II (individuální operace) VÝROBA POLOVODIČOVÝCH ČIPŮ probíhá ve dvou základních cyklech (fázích), jimiž jsou HROMADNÉ OPERACE (na waferu) a INDIVIDUÁLNÍ OPERACE (manipulace s čipy po rozřezání waferu). VYTVÁŘENÍ SAMOTNÉ STRUKTURY se děje na WAFERU (KŘEMÍKOVÁ DESTIČKA KRUHOVÉHO TVARU), který může obsahovat několik desítek až tisíc čipů. Přitom se používají následující technologické operace: epitaxe (vytvoření definovaných polovodičových vrstev s vodivostí typu p nebo n) oxidace (vytvoření izolačních, ochranných, pasivačních a dielektrických vrstev) difúze (dotování polovodičových materiálů, vytváření PN přechodů) iontová implantace (velmi přesné dotování a vytváření PN přechodů) litografie (vytváření masek pro dosažení požadované struktury na čipu) naprašování a vakuové napařování (vytváření vodivé sítě a kontaktů)

Polovodičové materiály Materiály funkční, pomocné a konstrukční a přídavné (chemikálie a plyny) Si, Ge, GaAs jsou materiály ze IV. resp. III. A V. sloupce Menděleovy periodické soustavy prvků

Wafer

Depozice pevných látek Depoziční technologie jsou děleny do dvou skupin: 1. Depozice na základě chemických reakcí: Depozice z plynné fáze (Chemical Vapor Deposition CVD) Elektrodepozice v roztocích Epitaxe Teplotní oxidace Tyto procesy vyvolávají růst pevných materiálů přímo jako produkt chemických reakcí v plynu či kapalině, nebo také v reakci se substrátem. Vznikající pevný materiál ale není jediným produktem, vznikají zde i odpadní plyny, kapaliny či pevné látky. 2. Depozice na základě fyzikálních reakcí: Physical Vapor Deposition (PVD) Slitinové technologie

Výroba čipů - Planárně epitaxní technologie 1) Epitaxní růst Epitaxí se rozumí nárůst velmi čistého monokrystalu, probíhající za velmi čistých podmínek. Je to depozice z plynné fáze tzn. že atomy pohybující se v těsné blízkosti monokrystalu hledají energeticky nejvýhodnější místo a tam se uchytí (ve struktuře krystalu). Epitaxe se využívá pro vytváření struktur na standardních substrátech. Na substrát vodivosti P nebo N se vytvoří epitaxí vrstva požadované vodivosti a požadované tloušťky po celé ploše substrátu.

EPITAXE aparatura MBE Gen II firmy Veeco Základním způsobem přípravy epitaxní křemíkové vrstvy je epitaxe z plynné fáze, kdy v reaktoru při teplotě přes 1 100 C dochází k reakci trichlorsilanu (SiHCl 3 ) s vodíkem. Atomy Si se usazují na základním substrátu a kopírují její krystalografické uspořádání. Páry HCl, které vznikají jako produkt reakce, jsou z aparatury odsávány. Jako možný zdroj pro epitaxi se používá též silan (SiH 4 ), resp. dichlórsilan (SiH 2 Cl 2 ). Předností epitaxe je přesné řízení koncentrace vnášených příměsí (donorů příp. akceptorů).

Výroba čipů - Planárně epitaxní technologie 2) Termická oxidace Připravený substrát ve vodních parách zoxiduje (naroste vrstva SiO 2 ). Oxid křemíku SiO2 má izolační, maskovací, pasivační, ochranné a dielektrické vlastnosti. Maskovací vlastnosti SiO 2 vzhledem k některým plynným látkám se využívá k zabránění průchodu těchto plynů do epitaxí vytvořené vrstvy např. při difúzi nebo iontové implantaci. Při oxidaci se vždy pokryje celý povrch substrátu, proto je zapotřebí na nechtěně pokrytých místech tuto vrstvu odstranit (např. tam, kde chceme realizovat PN přechod). Odstranění SiO 2 se provádí s pomocí litografie na vrstvu SiO 2 se nanese fotocitlivá emulze (fotorezist), který se přes masku exponuje (osvětlí). Takto získaný motiv se pak vyleptá. Důležitý parametr, tykající se rozměrů, je litografické rozlišení (rozlišovací schopnost), které vyjadřuje nejmenší možný rozměr čára-mezera, jenž je možné využít při realizaci polovodičové struktury.

OXIDACE Termická oxidace, probíhá v reaktorech při teplotách v rozmezí 900 až 1200 C, v prostředí kyslíku nebo vodních par. Při oxidaci atomy křemíku na povrchu desky reagují s kyslíkem, případně vodními parami, za vzniku oxidu křemičitého.

Výroba čipů - Planárně epitaxní technologie 3) Difúze Při difůzi je substrát vložen do plynné atmosféry s teplotou blízkou teplotě tavení destičky (u křemíku cca 1200 C, teplota tavení Si je 1415 C) a nechá se působit dotující plyn tak dlouho, až dotující molekuly proniknou (v odleptaných místech) do požadované hloubky, které bývá 1 až 15 m. Difundující atomy si v krystalové struktuře hledají místo s nejlepšími energetickými podmínkami. Na rozhraní obou prostředí (čisté epitaxní vrstvy a dotované oblasti) vznikne přechod PN. Příměsy z plynné fáze pronikají do loubky 1 m přibližně za 1 h a tak lze dosáhnout malý rozptylu parametrů. Při difúzi se realizuje větší počet PN přechodů zároveň

Fickovy zákony Proces difúze je popsán Fickovými zákony (jde o přenos hmory) Fickův první zákon vyjadřuje úměrnost množství přenesených atomů difundující látky za jednotku času vůčí koncentračnímu gradientu (difúzní tok probíhá ve směru snižující se koncentrace Φ (at/m 3 ) difundujícího prvku). V jednorozměrném prostoru je difúzní tok (at/s) : D (m 2 /s) Fickův druhý zákon vyjadřuje průběh změny koncentrace difundujících příměsí na čase jako funkci změny gradientu koncentrace v této vrstvě (vzdálenosti od povrchu):

DIFÚZE Difúze probíhá z místa s vyšší koncentrací do místa s nižší koncentrací. Proto je pro difúzi potřebné zajistit vysokou koncentraci, resp. spád koncentrace difundující příměsi (P, As, Sb příměsi donorového typu v křemíku, B, Al, Ga příměsi akceptorového typu) a dodat potřebnou energii Difúze příměsí probíhá v reaktorech (vysokoteplotních pecích s řízenou atmosférou) při vysokých teplotách přes 1000 o C.

Výroba čipů - Planárně epitaxní technologie 4) Iontová implantace Iontovou implantací se nazývá proces, při kterém dochází k zavádění urychlených atomů a molekul do struktury tuhých látek s cílem změnit jejich elektrické vlastnosti. K urychlení těchto částic dochází v ionizovaném stavu. K implantaci se používají iontové svazky s proudy 10 µa až 100 ma s urychlovacími napětími 10 3 až 10 6 V. V polovodičové technice se pro ionizaci používají plyny BF 3, AsF 3 a PF 5 pro implantaci B, As, P. Substrát je selektivně bombardován (vyleptaná místa) urychleným svazkem iontů po určitou dobu ionty se nastřelují do substrátu což narušuje strukturu. Proto se musí destička následně žíhat, aby se narušená struktura opět vykrystalizovala. Přednosti této technologie spočívají v krátkém čase v porovnání s difúzí je iontová implementace daleko rychlejší, implantace nevyžaduje vysokou teplotu substrátu (pouze k následnému žíhání), struktury jsou mělčí.

Iontová implantace Ionty jsou vystřelovány vysokým napětím Uaccell, hmotnostně separovány v magnetickém poli, a prochází přes štěrbinu jsou zbržděny vysokým napětím Udecell. Hlavními parametry jsou doba implantace a použitý svazek iontů, resp. jeho energie (kev). Jsou-li tyto parametry pro nějakou sérii vyrobených přechodů konstantní, pak jsou parametry vyrobených přechodů téměř identické vysoká přesnost.

IONTOVÁ IMPLANTACE Při iontové implantaci je požadovaná příměs v ionizovaném stavu vstřelována do povrchu polovodičové desky. Celé zařízení je vakuově čerpáno a pracuje při nízkém tlaku. Koncentrační profil implantované příměsi je znázorněn na obr. Na rozdíl od difúze není největší koncentrace příměsi na povrchu, resp. v místě odkud difúze probíhá, ale v jisté hloubce pod povrchem, kterou lze řídit energií dopadajících iontů.

Výroba čipů - Planárně epitaxní technologie 5) Metalizace Po dokončeném posledním PN přechodu se opět celý substrát pokryje vrstvou SiO 2 (oxidace) a vyleptají se místa pro vytvoření kontaktů. Tyto se realizují buď naprašováním nebo vakuovým napařováním. Požadavky na metalizační vrstvu: dobrá el. vodivost, vysoká teplota eutektika, malý difůzní koeficient do Si a SiO 2, chemická stabilita, oddolnost vůčí elektromigraci Materiál kontaktů je Al ( s přídavkem <1% Si a Cu) nebo Cu ( jsou ne ideální ale ostatní jsou ještě horší)

Metalizace - vývody Vývod (pad) je tvořen Al nebo Cu vrstvou, jež je součástí propojovací sítě (metalizace). Vývody jsou umístěny na okraji čipu.

Litografie proces přenosu obrazu Rozdělení UV záření na spektrální oblasti. Název: Zkratka: Vlnová délka v nm Blízké NUV 400-200 nm, dlouhovlnné UVA 400-320 nm, (černé světlo) středněvlnné UVB 320-280nm, krátkovlnné UVC pod 280 nm, (dezinfekční) hluboké DUV pod 300 nm, Daleké FUV, VUV 200-10 nm, (vacuum) Extrémní EUV, XUV 31-1 nm. (hluboké)

LITOGRAFIE Nejnovější techniky optické litografie, jež vytvářejí detaily o šířce 65 nanometrů, prodloužily platnost Moorova zákona do začátku XXI. století. Když Moore učinil svůj závěr v r. 1965, struktury se vyráběly s pomocí optické litografie která využívala čočky. Pro výrobu stále menších a menších obvodů výrobci zvýšili přesnost laseru a čoček, zkrátili vlnovou délku záření dopadajícího na wafer. Vybavení užívané k výrobě procesorů Intel Pentium 5 a AMD Athlon dává UV záření s vlnovou délkou 248 nm, schopné vykreslovat detaily o šířce 130 nm, 90 nm a dokonce 65 nm. Ale optická litografie dosáhla svých mezí (pod vlnovou délkou 193 nm). Pro vývoj 157 nm optického systému, museli vědci zkonstruovat čočky ze zcela nových materiálů, sklo by zde nefungovalo. Když se dostaneme na 157 nm, je nutné použít monokrystalický materiál zvaný fluorid vápenatý.

LITOGRAFIE Výzkumníci hledali alternativní formy litografie a nakonec vsadili na EUV. Namísto používání laseru jako zdroje záření vytváří EUV systém ultrafialové záření elektrickou excitací plynného xenonu. K úpravě záření využívá speciálních zrcátek namísto čoček. Odrážením záření od těchto mikroskopických zrcátek systém zkracuje vlnové délky až na asi 13 nm. EUV LLC Consortium, Intelem vedená skupina, jež zahrnuje AMD, IBM, Infineon, Micron Technology a Motorolu zavádí EUV do výroby, čímž se zmenší šířka prvků (rozlišení) na procesoru na asi 32 nm.

EXTRÉMNÍ UV LITOGRAFIE

Technologický proces výroby čipu - shrnutí

Polovodičová struktura Úvod Základní princip polovodičových čipů Polovodičová struktura Holé čipy s vývody na horní straně (COB) Obrácené čipy (Flip Chip) Speciální čipy (např. TAB) Měření polovodičových čipů Závěr

NPN tranzistor - opakování N+ 0 12 14 20 10 (N epi) 10 (P) 10 (N+) N P N epi X

Polovodičová struktura

Polovodičové čipy Úvod Základní princip polovodičových čipů Polovodičová struktura Holé čipy s vývody na horní straně (COB) Obrácené čipy (Flip Chip) Speciální čipy (např. TAB) Měření polovodičových čipů Závěr

Provedení čipů Wire bonding Flip chip

COB holý čip

Čip integrovaného obvodu v pouzdru CC

Holé čipy s vývody na horní straně (COB) 1. Příprava DPS 2. Přilepení čipu 3. Propojení 4. Pouzdření

Kontaktování čipů termokomprese a ultrazvuk

Kontaktování (Wire bonding) TK TS 17μm Au Wire 25μm Au Wire 50μm Au Ribbon 25μm Al Wire TK Stage temp. 220 C 235 C 250 C -- Force 15-25 g 25-35 g 30-50 g -- Bond time <0.3 s <0.5 s <1 s -- TS Stage temp. 125 C 150 C 150 C 20 C Force 5-10 g 10-18 g 20-30 g 10-15 g US Power 80-120 mw 150-250 mw 300-400 mw 100-200 mw Pulse duration 100-150 ms 200-500 ms up to 1 s 200-500 ms

Kontaktování (Wire bondong)

Kruhový drátek (round) versus páskový (ribbon) Pro připojování čipů se používají dva druhy drátku - páskový a kruhový. Páskový drátek můžeme použít, pouze pokud budeme svařovat klínovou metodou. Obecně platí, že tento typ drátku zajišťuje vynikající spolehlivost spoje. Je velmi robustní a samotný svár je dost pevný. Běžné rozměry drátku mají rozsah od 0.00025 x 0.0005 až 0.002 x 0.020. Jeho použití zpravidla znamená až třetinovou úsporu samotného drátku. To je dáno tím, že při procesu kontaktování je možné použít extrémně nízké smyčky

Obsah Úvod Základní princip polovodičových čipů Polovodičová struktura Holé čipy s vývody na horní straně (COB) Obrácené čipy (Flip Chip) Speciální čipy (např. TAB) Měření polovodičových čip Závěr

FLIP CHIP Flip Chip je čip se speciálně vytvořenými vývody ve tvaru podobnému bradavkám nebo pahýlům umístěným přímo na jeho lícní straně. Montáž Flip Chip se provádí v obrácené poloze tak, že čip je otočen aktivní stranou s metalizovanými vývody k substrátu (Face Down), na rozdíl od klasické montáže, kdy je stana s kontaktními ploškami směrem nahoru (Face Up). Flip Chip Al Si Metalizace (UBM) Pasivace Substrát Vývod

Osazení FLIP CHIP

Flip Chip náhradní schéma Pro Flip chip lze sestavit náhradní model sestávající ze sériového a paralelního spojení pasivních prvků nahrazujících jednotlivé vlivy působící na cestě signálu Signál prochází cestou k vývodu čipu přes odpor R výst, jenž se chová na výstupu jako C-L-C článek. Tento vyjadřuje právě vliv samotných vývodů na čipu Čas pro přenos signálu, resp. čas který potřebuje signál na překonání vzdálenosti z čipu na další aktivní místo je přímo úměrný jak vzdálenosti l, tak ε r, C a L : t z l, ε r, C, L kde l je vzdálenost kterou musí signál překonat ε r je permitivita substrátu C, L jsou kapacita a indukčnost vývodů

C a L pouzder Typický průměr kulových vývodů se pohybuje kolem 0,2 mm, což je oproti délce drátků přibližně 10x méně (Wire bonding 2,5 mm). Právě tato skutečnost výrazně ovlivňuje kapacitu a indukčnost vývodů, jak je patrné z tab. Tabulka : Typické hodnoty kapacity a indukčnosti vývodů Typ vývodu/pouzdra pf nh SOIC 1 1 12 BGA 1 2 Wire Bonding 0,5 1-2 TAB 0,6 1-6 Flip Chip 0,1 0,01

Flip Chip detail vývodů

FLIP CHIP připojení na substrát Flip Chip může být připojen na substrát dvěma různými způsoby: Buď do pouzdra - Flip Chip in Packages (FCIP), kde jsou používána pouzdra typu BGA nebo CSP. Kromě toho může být Flip Chip přímo montován do obvodu, tj. na nosný substrát (Direct Chip Attach), potom je takové připojení označováno Flip Chip on Board (FCOB).

Flip Chip kontaktování do obvodu

Underfil (spodní výplň) Poslání underfil je: - vyrovnávat mechanické pnutí - napomáhat odvodu tepla z čipu Underfill je používán v řadě aplikací pro pouzdra a pouzdření na substrátu. Jsou to např. Flip chip in package, direct chip attach na substrátu, pouzdra se stacked čipy a různé varianty BGA. Část, která má být vyplněna (spojena) underfilem může být čip, substrát, BGA pouzdro atd. Poněvadž se může jednat o rozdílné materiály, je nutné používat rovněž rozdílné procesy, vždy tak, aby došlo k dobrému spojení.

Srovnání wire bond vs. flip chip

Obsah Úvod Základní princip polovodičových čipů Polovodičová struktura Holé čipy s vývody na horní straně (COB) Obrácené čipy (Flip Chip) Speciální čipy (např. TAB) Měření polovodičových čipů Závěr

Speciální čipy (TAB) Na plastovém nosiči umístěné čipy vysekne stroj obvod včetně plastové fólie s expandovanými kontakty čipu. Expandované kontakty jsou pak připojeny na desku plošného spoje termokompresí.

WLP Wafer Level Packaging Čipy jsou pouzdřeny na waferu ješte před rozdělením

WLP - Technologický proces

WLP - výhody Menší velikost pouzdra IO pouzdro velikosti čipu (CSP-Chip Size Package) Nižší náklady elektrického testování pokud je realizován na úrovni křemíkové destičky (wafer) Nižší náklady na propojení, protože jsou realizována na úrovni křemíkové destičky (wafer) Snižuje vady spojů Zvyšuje rychlost Posouvá technologii čipů do nano

WLCSP

Obsah Úvod Základní princip polovodičových čipů Polovodičová struktura Holé čipy s vývody na horní straně (COB) Obrácené čipy (Flip Chip) Speciální čipy (např. TAB) Měření polovodičových čipů Závěr

Měření polovodičových čipů Třídění polovodičových čipů je třeba provádět předem, tj. na waferech neboť po rozřezání je manipulace s čipem obtížná. To se provádí s pomocí hrotových přípravků, buď ručních, nebo poloautomatických v následujících fázích: Mezioperační (namátková) měří se statické parametry (U CB, U CE, R v, β, atd.) Měření testovacích obrazců -100% Je to třídící měření, měří se R v všech difúzí a objemový odpor ρ epitaxe Vlastní měření čipů následuje po b) - logické (IO se měří obyčejně funkčně na waferech) - analogové dílčí části

Měření el. vodivosti resp. odporu na čipech Pro měření musí být definováno: geometricky definovaný rozměr vzorek konstantní teplota během měření při sondovém elektrickém měření přístroje bez odběru proudu homogenní vzorek souměrnost V A charakteristiky vyloučení fotoemise (ochrana proti světlu) eliminace magnetického pole Metody: - přímá - Van der Pauw - hrotovým kontaktem - čtyřbodová

Měření el. vodivosti resp. odporu přímá metoda R T spec. struktury σ I U l S Zavedeme-li vrstvový (plošný) odpor pak bude R v l l t t U takže lze pro nejčastější případy psát přímo: R v 4, 5 [Ώ / ] I Pro výrobu difúzních rezistorů platí: Resp. Pro bór je Rv (100 200) [Ώ / ] Pro fosfor Rv (2,5-10) [Ώ / ] R R v l S

Měření el. vodivosti resp. odporu Van der Pauw Měření odporu planparalelních desek R R ABCD BCDA U I U I CD AB BC } DA R ABCD t. Tloušťka, ρ. Měrný odpor Vyjádříme-li ρ dostaneme: R ( e e ) korekční faktor, pro kruhové destičky f=1 t BCDA t 1 t ln 2 R ABCD R 2 BCDA R f ( R ABCD BCDA )

Měření el. vodivosti resp. odporu hrotový kontakt W hrot Tloušťky desek (vzorků) musí být větší než průměr d hrotového kontaktu Měření odporu šířením (hrot má usměrňující vlastnosti) Měření odporu z max. závěrného napětí hrotového kontaktu R 2 d pro ρ > 10-3 Ωm R D pro 10-3 Ωm < ρ < 10-2 Ωm

Měření el. vodivosti resp. odporu čtyřbodová metoda Čtyřbodová metoda měření vrstvového odporu je využívána zejména ke kontrole homogenity křemíkových vrstev. Byla vyvinuta pro měření rezistivity masivních vzorků polovodiče, které nemají jednoduchý geometrický tvar. Základem měření je měřicí hlavice se čtyřmi hrotovými kontakty uspořádanými v přímce, přičemž dva krajní jsou proudové, vnitřní dva jsou napěťové. Vzdálenost mezi kontakty bývá stejná. Pro nekonečný vzorek I 1 1 1 1 I σ 2 U S S S S S S 1 2 1 2 1 3 2 U S Toto platí za předpokladu, že průměr hrotu δ << S (při je chyba menší jak 2%) S 0.05

Závěr Za mezní litografii je považováno rozlišení 0,022 µm neboli 22 nm A co dále? Kvantová elektronika... KVANTOVÁ JÁMA: oblast heterostruktury, ve které jsou zachyceny elektrony a kde se mění jejich vlastnosti - technologicky to je epitaxní vrstvička o tloušt'ce obvykle pod 20 nm obklopená z obou stran materiálem jiného složení.

Kontrolní otázky 1) Jak se vyvíjela planární technologie z pohledu počtu tranzistorů a rozlišení 2)Nakreslete řez strukturou bipolárního a odpovídající průběh koncentrací 3) Jaké jsou základní polovodičové materiály a jejich charakteristické vlastnosti 4) Jaký je sled operací při výrobě čipu integrovaného obvodu 5) Co je to litografie, jejich techniky a vývoj rozlišení (EUV) 6) Převeďte jednoduché elektrické schéma do řezu polovodičové struktury 7) Jaké jsou způsoby montáže čipů 8) Kontaktování ultrazvukem a TS princip, parametry, materiály 9) Kontaktování termokompresí princip, parametry, materiály 10) Flip chip provedení (řez), náhradní schéma 11) Různé způsoby realizace kontaktů a jejich připojování 12) Co je to TAB 13) Elektrické měření polovodičových čipů 14) Postup výroby WLP a srovnání se standardním procesem